Mathieu Wolff, Fabien Alcaraz et al. dans The J of N

Un circuit thalamocortical pour la mise à jour des prédictions / A thalamocortical circuit for updating events predictions

Flexible use of predictive cues beyond the orbitofrontal cortex: role of the submedius thalamic nucleus. Fabien Alcaraz, Alain R. Marchand, Elisa Vidal, Alexandre Guillou, Angélique Faugère, Etienne Coutureau, Mathieu Wolff. Journal of Neuroscience. 23 septembre 2015.

Team: Neurobiology of executive functions/ Research team leader: Etienne Coutureau.
Lab: Cognitive and Integrative Neuroscience – Aquitaine Institute – Jean-René Cazalets



Dans un monde en perpétuelle mutation, prendre des décisions adaptées en vue de subvenir à ses besoins est une nécessité pour tous les organismes vivants. En particulier, la capacité à prendre en compte les modifications soudaines des régularités de l’environnement représente un enjeu important pour la survie de ces organismes. Dans cette étude, nous mettons en évidence l’existence d’un circuit thalamocortical supportant ce processus adaptatif, en identifiant un rôle fonctionnel spécifique pour une région thalamique jusqu’alors inconnue. 

Les fonctions cognitives de haut niveau qui sont généralement associées aux comportements adaptatifs résultent de processus élémentaires largement conservés entre les espèces. Elles sont typiquement incarnées dans le cortex préfrontal, structure classiquement présentée comme la plus développée au plan phylogénétique et par conséquent la mieux à même d’assurer ces fonctions évoluées.

Pour mettre en évidence les circuits fonctionnels qui pourraient sous-tendre de telles aptitudes, au-delà du cortex préfrontal, nous avons d’abord employé une approche de traçage neuronal. L’injection de dextrans dans les différents quadrants du cortex orbitofrontal a permis d’identifier une région particulière du thalamus très fortement marquée (Figure 1A), le thalamus submédian, dont le rôle fonctionnel était jusqu’alors inconnu.

Dans un deuxième temps, des lésions spécifiques du cortex orbitofrontal ou du thalamus submédian ont été réalisées chez deux cohortes de rats différentes, en vue de comparer leur performance avec celles d’animaux intacts. La tâche utilisée visait à déterminer leur capacité à utiliser de façon flexible le lien prédictif entre un signal auditif et l’obtention d’une récompense alimentaire (Figure 1B). Ces lésions n’empêchent pas les animaux d’apprendre qu’un stimulus auditif prédit l’obtention de la récompense. En revanche, lorsque le lien prédictif est dégradé par l’obtention de récompenses non signalées, seuls les animaux intacts se montrent capables de s’adapter en cessant de répondre à ce stimulus particulier (Figure 1C).

L’ensemble de ces résultats permet d’identifier un circuit thalamocortical essentiel pour mettre à jour la contingence entre des éléments pertinents de l’environnement. L’originalité de cette découverte découle du rôle prépondérant que l’on peut attribuer au thalamus submédian, une structure jusqu’alors ignorée dans le domaine des comportements adaptatifs. Ce résultat suggère que de nombreux circuits fonctionnels sous-tendant les comportements adaptatifs nécessitent une contribution spécifique du thalamus, en accord avec les évolutions les plus récentes de la littérature (Alcaraz et al., Brain Structure and Function 2014 ; Wolff et al., Neuroscience and Biobehavioral Reviews 2015). La compréhension du fonctionnement de ces circuits thalamocorticaux pourrait s’avérer critique pour mieux appréhender de nombreuses pathologies comme la schizophrénie ou encore l’addiction.

Flexible use of predictive cues beyond the orbitofrontal cortex: role of the submedius thalamic nucleus. Fabien Alcaraz, Alain R. Marchand, Elisa Vidal, Alexandre Guillou, Angélique Faugère, Etienne Coutureau, Mathieu Wolff. Journal of Neuroscience. 23 septembre 2015.

 


En savoir plus :

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Sciences & Avenir: http://www.sciencesetavenir.fr/sant…

LesEchos.fr: http://www.lesechos.fr/idees-debats…

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http://dyslectern.info/2015/09/27/t…

Translation available at several places: 
http://www2.cnrs.fr/en/2627.htm
http://medicalxpress.com/news/2015-…
http://www.sciencedaily.com/release…
http://www.healthcanal.com/brain-ne…
http://neurosciencenews.com/decisio…

Spanish version: http://axxon.com.ar/noticias/2015/0…

Turkish version: http://www.tipacilar.com/karar-verm…

 

Mathieu Wolff / Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d’Aquitaine CNRS UMR 5287 Université de Bordeaux

Dernière mise à jour le 06.10.2015

1er auteur

Fabien Alcaraz
... soutiendra sa thèse le 17 décembre 2015 (co-supervision Etienne Coutureau / Mathieu Wolff), le détail des informations est à venir d’ici peu. Il pourra ensuite poursuivre ses travaux dans l’équipe DECAD pour finaliser un ultime projet grâce à l’obtention d’une bourse de soudure du Labex Brain.

04/04/18